CN211628108U - 人工智能仪表的电流输出模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及人工智能仪表的电流输出模块，包括：电压调节模块、隔离开关模块、电流调节模块、稳压模块和电压保护模块；所述电压调节模块包括顺次电连接的逆变单元、变压单元和整流单元；所述隔离开关模块为光电耦合器；所述稳压模块经所述隔离开关模块的输出端电连接所述电压调节模块的输出端，以对其输出电压进行稳压；所述电流调节模块包括顺次电连接的电压跟随单元、滤波单元、电压放大单元和电流放大单元；所述电压保护模块并联于所述电流调节模块的输出端，用于防止电压击穿。本实用新型的电流输出模块，能够稳定地向外部负载输出电流，并具有较好的抗干扰效果，保证了人工智能仪表其他内部模块的良好工作。

Description

人工智能仪表的电流输出模块

技术领域

本实用新型涉及仪表测控技术领域，更具体来讲，涉及人工智能仪表的电流输出模块。

背景技术

人工智能仪表由于具有精度高、功能强、测量范围宽、通信功能强和自诊断功能完善等优势，因而目前广泛应用于工业自动化。

然而，现有的人工智能仪表，其用于向外部负载输出电流的电流输出模块与其他内部模块共用了仪表内部的供电电源，因而电流输出模块在工作时易受外部负载的影响引起其电能波动并反馈至供电电源从而影响其他内部模块的工作，造成了相互干扰。

虽然一些经改进后的电流输出模块采用了光电耦合器实现了一定的隔离效果，但由于电流输出模块的部分器件仍然是直接连接供电模块的，因此电流输出模块与其他内部模块之间仍然存在相互干扰的风险。

此外，现有电流输出模块输出电流的质量不高，因而需要对其改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种人工智能仪表的电流输出模块，其能够稳定地向外部负载输出电流，并具有较好的抗干扰效果，保证了人工智能仪表其他内部模块的良好工作。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：人工智能仪表的电流输出模块，其电连接所述人工智能仪表的控制模块；所述控制模块具有控制信号输出端和第一电压输出端；所述电流输出模块包括：电压调节模块、隔离开关模块、稳压模块、电流调节模块和电压保护模块；所述电压调节模块包括顺次电连接的逆变单元、变压单元和整流单元；所述电压调节模块的输入端电连接所述第一电压输出端，以将由所述第一电压输出端输入的具有第一电压的直流电经逆变、变压和整流后由其输出端输出具有第二电压的直流电；所述隔离开关模块为光电耦合器，其输入端电连接所述控制信号输出端；所述稳压模块经所述隔离开关模块的输出端电连接所述电压调节模块的输出端，以对其输出电压进行稳压；所述电流调节模块包括顺次电连接的电压跟随单元、滤波单元、电压放大单元和电流放大单元；其输入端电连接所述隔离开关模块的输出端，其输出端用于输出电流；所述电压保护模块并联于所述电流调节模块的输出端，用于防止电压击穿。

在某一实施例中：所述控制模块具有输出第一电位的第一端子和输出第二电位的第二端子，第一端子和第二端子共同构成所述的第一电压输出端；所述逆变单元为逆变芯片，其型号为MAX253；其第二引脚和第六引脚共同构成所述电压调节模块的输入端，且其分别电连接至所述第一端子和第二端子；所述变压单元为变压芯片，其型号为T485；其第二引脚和第四引脚分别电连接至所述逆变芯片的第一引脚和第八引脚；所述整流单元为桥式整流器，其两输入端子分别电连接至所述变压芯片的第五引脚和第七引脚，其具有用于输出第三电位的第三端子和用于输出第四电位的第四端子，所述第三端子和第四端子共同构成所述电压调节模块的输出端。

在某一实施例中：所述第三端子和第四端子间连接有第一电解电容。

在某一实施例中：所述控制模块还具有第五端子，其与所述第一端子共同构成所述的控制信号输出端；所述光电耦合器的第一输入脚和第二输入脚分别电连接至第一端子和第五端子，其第一输出脚电连接至第三端子，第二输出脚经第一电阻和第二电阻电连接至第四端子。

在某一实施例中：所述光电耦合器的第二输入脚经第六电阻电连接至所述第五端子。

在某一实施例中：所述稳压模块为稳压芯片，其型号为TL431；所述稳压芯片的第一引脚和第三引脚均电连接至所述第一电阻和第二电阻的公共点，其第二引脚电连接至所述第四端子。

在某一实施例中：所述电压跟随单元包括第一运放，其型号为TLC2252；其第八引脚电连接所述第三端子，第三引脚电连接至所述第一电阻和第二电阻的公共点，第四引脚电连接所述第四端子，第二引脚电连接其第一引脚；所述滤波单元包括第五电阻、第八电阻、第九电阻、可变电阻、第二电解电容和第三电解电容；第五电阻的一端电连接至第一运放U3A的第一引脚，其另一端经可变电阻、第八电阻和第九电阻电连接至第四端子；所述第二电解电容的两端分别电连接至第五电阻与可变电阻的公共点和所述第四端子；所述第三电解电容的两端分别电连接至第八电阻与第九电阻的公共点和所述第四端子；所述电压放大单元包括第二运放，其型号为TLC2252；其第五引脚电连接所述第八电阻与第九电阻的公共点，其第六引脚经第三电阻和第十电阻电连接至所述第四端子；所述电流放大单元包括三极管，其型号为8050；其基极电连接至所述第二运放的第七引脚，其集电极电连接至所述第三端子，并通过第四电阻电连接至所述第三电阻和第十电阻的公共端，其发射极和所述第三电阻和第十电阻的公共端共同构成所述电流调节模块的输出端。

在某一实施例中：所述电流调节模块的输出端并联有第四电解电容。

在某一实施例中：所述电压保护模块包括第六二极管，其阴极电连接至所述三极管的发射极，其阳极电连接至所述第三电阻和第十电阻的公共端。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型实施例的电流输出模块，并未直接采用仪表内部的供电电源，而是通过其控制模块输出经转接后低压电平信号，并通过逆变、变压和整流等过程实现了高压电源的供给，并进一步结合光耦隔离控制、电压稳压、电压跟随、电流滤波、电压放大和电流放大等过程形成了能够稳定输出较高质量电流的恒压源，从而与受仪表内部的供电电源直接供电的其他内部模块实现了隔离，各自均能稳定工作，不会相互干扰；此外，由于具有电压保护单元，可以防止电压击穿，保证了电流输出模块的安全；

(2)本实用新型实施例的电流输出模块，通过顺次电连接的逆变芯片、变压芯片和桥式整流器实现逆变、变压和整流等过程，电路接线简单，电能质量好；

(3)本实用新型实施例的电流输出模块，第三端子和第四端子间连接有第一电解电容，可以有效滤除部分杂波；

(4)本实用新型实施例的电流输出模块，控制信号输出端和第一电压输出端共用了第一端子，电路接线简单，电路结构简洁；

(5)本实用新型实施例的电流输出模块，光电耦合器的第二输入脚经第六电阻电连接至第五端子，第六电阻起到限流作用，从而可以保护光电耦合器不被损坏；

(6)本实用新型实施例的电流输出模块，稳压模块通过稳压芯片构成，从而可以稳定电流调节模块的输入端的电压；

(7)本实用新型实施例的电流输出模块，采用第一运放、电解电容、第二运放、三极管等器件对电流进行放大，满足了负载需求；

(8)本实用新型实施例的电流输出模块，电流调节模块的输出端并联有第四电解电容，可以有效滤除部分杂波，提高电流输出模块的电能质量；

(9)本实用新型实施例的电流输出模块，通过采用第六二极管实现电压保护，防止电压反向击穿，保护了电流输出模块的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例电流输出模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本实用新型实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“电连接”，则表示其包含了直接电连接和间接电连接两种情况。

参考图1，其示出了本实用新型实施例的电流输出模块，其用于人工智能仪表，且电连接该人工智能仪表的控制模块，用于向外部负载输出电流，即构成一恒压源。

所述控制模块具有控制信号输出端和第一电压输出端。本实施例中，所述控制模块具有用于输出第一电位的第一端子和用于输出第二电位的第二端子，其共同构成所述的第一电压输出端。此外，所述控制模块还具有第五端子，其与所述第一端子共同构成所述的控制信号输出端。本实施例中，所述第一电位为+5V；所述第二端子接地，其电位为0V；所述第五端子为控制模块的控制信号输出脚，并用于输出不同电位的电平信号。值得说明的是，在图1中，所述控制模块未被示出，其第一端子、第二端子和第五端子分别通过连接器J1的第十三引脚(VCC脚)、第十四引脚(GND脚)和第八引脚被引入到本实施例的电流输出模块中。

具体结构中，本实施例的电流输出模块包括：电压调节模块、隔离开关模块、电流调节模块、稳压模块和电压保护模块。

所述电压调节模块包括顺次电连接的逆变单元、变压单元和整流单元。所述电压调节模块的输入端电连接所述第一电压输出端，以将由所述第一电压输出端输入的具有第一电压的直流电经逆变、变压和整流后由其输出端输出具有第二电压的直流电。

具体结构中，所述逆变单元为逆变芯片U1，其型号为MAX253，其第二引脚和第六引脚共同构成所述电压调节模块的输入端，且其分别电连接至所述第一端子和第二端子。

所述变压单元为变压芯片A，其型号为T485，其第二引脚和第四引脚分别电连接至所述逆变芯片的第一引脚和第八引脚，其第三引脚电连接所述第一端子。

所述整流单元为桥式整流器，其由第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第五二极管D5构成。桥式整流器的两输入端子分别电连接至所述变压芯片的第五引脚和第七引脚，其具有用于输出第三电位的第三端子和用于输出第四电位的第四端子，所述第三端子和第四端子共同构成所述电压调节模块的输出端。本实施例中，所述第三电位为+12V，所述第四电位为-12V。此外，所述第三端子和第四端子间连接有第一电解电容E1。

所述隔离开关模块为光电耦合器O1，其输入端电连接所述控制信号输出端。具体结构中，所述光电耦合器O1的第一输入脚和第二输入脚分别电连接至第一端子和第五端子，其第一输出脚电连接至第三端子，第二输出脚经第一电阻R1和第二电阻R2电连接至第四端子。因而当第五端子输出一低于+5V的电平信号时，光电耦合器O1的输入端形成电流回路，光电耦合器O1的输出端被导通。本实施例中，所述光电耦合器O1的第二输入脚经第六电阻R6电连接至所述第五端子，以受其限流并保护光电耦合器O1不被损坏。

所述稳压模块经所述隔离开关模块的输出端电连接所述电压调节模块的输出端，以对其输出电压进行稳压。具体结构中，所述稳压模块为稳压芯片U4，其型号为TL431，其第一引脚和第三引脚均电连接至所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共点，其第二引脚电连接至所述第四端子。

所述电流调节模块包括顺次电连接的电压跟随单元、滤波单元、电压放大单元和电流放大单元，其输入端电连接所述隔离开关模块的输出端，其输出端用于输出电流。

具体结构中，所述电压跟随单元包括第一运放U3A，其型号为TLC2252，其第八引脚电连接所述第三端子，第三引脚电连接至所述第一电阻和第二电阻的公共点，第四引脚电连接所述第四端子，第二引脚电连接其第一引脚。

所述滤波单元包括第五电阻R5、第八电阻R8、第九电阻R9、可变电阻VR1、第二电解电容E2和第三电解电容E3。第五电阻R5的一端电连接至第一运放U3A的第一引脚，其另一端经可变电阻VR1、第八电阻R8和第九电阻R9电连接至第四端子。所述第二电解电容E2的两端分别电连接至第五电阻R5与可变电阻VR1的公共点和所述第四端子。所述第三电解电容E3的两端分别电连接至第八电阻R8与第九电阻R9的公共点和所述第四端子。

所述电压放大单元包括第二运放U3B，其型号为TLC2252，其第五引脚电连接所述第八电阻R8与第九电阻R9的公共点，其第六引脚经第三电阻R3和第十电阻R10电连接至所述第四端子。

所述电流放大单元包括三极管T1，其型号为8050，其基极电连接至所述第二运放的第七引脚，其集电极电连接至所述第三端子，并通过第四电阻R4电连接至所述第三电阻R3和第十电阻R10的公共端，其发射极和所述第三电阻R3和第十电阻R10的公共端共同构成所述电流调节模块的输出端。

本实施例中，所述电流调节模块的输出端还并联有第四电解电容E4。

所述电压保护模块并联于所述电流调节模块的输出端，用于防止电压击穿。本实施例中，所述电压保护模块包括第六二极管D6，其阴极电连接至所述三极管T1的发射极，其阳极电连接至所述第三电阻R3和第十电阻R10的公共端。

综上，本实用新型实施例的电流输出模块未直接采用仪表内部的供电电源，而是通过其控制模块输出经转接后低压电平信号，并通过逆变、变压(升压)和整流等过程实现了高压电源的供给，并进一步结合光耦隔离控制、电压稳压、电压跟随、电流滤波、电压放大和电流放大等过程形成了能够稳定输出较高质量电流的恒压源，从而与受仪表内部的供电电源直接供电的其他内部模块实现了隔离，各自均能稳定工作，不会相互干扰。此外，由于具有电压保护单元，可以防止电压反向击穿，保证了电流输出模块的安全。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本实用新型保护范围，但并不构成对本实用新型保护范围的限定。通过本实用新型或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本实用新型实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.人工智能仪表的电流输出模块，其电连接所述人工智能仪表的控制模块；其特征在于：所述控制模块具有控制信号输出端和第一电压输出端；所述电流输出模块包括：电压调节模块、隔离开关模块、稳压模块、电流调节模块和电压保护模块；

所述电压调节模块包括顺次电连接的逆变单元、变压单元和整流单元；所述电压调节模块的输入端电连接所述第一电压输出端，以将由所述第一电压输出端输入的具有第一电压的直流电经逆变、变压和整流后由其输出端输出具有第二电压的直流电；

所述隔离开关模块为光电耦合器，其输入端电连接所述控制信号输出端；

所述稳压模块经所述隔离开关模块的输出端电连接所述电压调节模块的输出端，以对其输出电压进行稳压；

所述电流调节模块包括顺次电连接的电压跟随单元、滤波单元、电压放大单元和电流放大单元；其输入端电连接所述隔离开关模块的输出端，其输出端用于输出电流；

所述电压保护模块并联于所述电流调节模块的输出端，用于防止电压击穿。

2.如权利要求1所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：所述控制模块具有输出第一电位的第一端子和输出第二电位的第二端子，第一端子和第二端子共同构成所述的第一电压输出端；

所述逆变单元为逆变芯片，其型号为MAX253；其第二引脚和第六引脚共同构成所述电压调节模块的输入端，且其分别电连接至所述第一端子和第二端子；

所述变压单元为变压芯片，其型号为T485；其第二引脚和第四引脚分别电连接至所述逆变芯片的第一引脚和第八引脚；

所述整流单元为桥式整流器，其两输入端子分别电连接至所述变压芯片的第五引脚和第七引脚，其具有用于输出第三电位的第三端子和用于输出第四电位的第四端子，所述第三端子和第四端子共同构成所述电压调节模块的输出端。

3.如权利要求2所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：所述第三端子和第四端子间连接有第一电解电容。

4.如权利要求2所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：所述控制模块还具有第五端子，其与所述第一端子共同构成所述的控制信号输出端；

所述光电耦合器的第一输入脚和第二输入脚分别电连接至第一端子和第五端子，其第一输出脚电连接至第三端子，第二输出脚经第一电阻和第二电阻电连接至第四端子。

5.如权利要求4所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：所述光电耦合器的第二输入脚经第六电阻电连接至所述第五端子。

6.如权利要求4所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：所述稳压模块为稳压芯片，其型号为TL431；所述稳压芯片的第一引脚和第三引脚均电连接至所述第一电阻和第二电阻的公共点，其第二引脚电连接至所述第四端子。

7.如权利要求5所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：

所述电压跟随单元包括第一运放，其型号为TLC2252；其第八引脚电连接所述第三端子，第三引脚电连接至所述第一电阻和第二电阻的公共点，第四引脚电连接所述第四端子，第二引脚电连接其第一引脚；

所述滤波单元包括第五电阻、第八电阻、第九电阻、可变电阻、第二电解电容和第三电解电容；第五电阻的一端电连接至第一运放U3A的第一引脚，其另一端经可变电阻、第八电阻和第九电阻电连接至第四端子；所述第二电解电容的两端分别电连接至第五电阻与可变电阻的公共点和所述第四端子；所述第三电解电容的两端分别电连接至第八电阻与第九电阻的公共点和所述第四端子；

所述电压放大单元包括第二运放，其型号为TLC2252；其第五引脚电连接所述第八电阻与第九电阻的公共点，其第六引脚经第三电阻和第十电阻电连接至所述第四端子；

所述电流放大单元包括三极管，其型号为8050；其基极电连接至所述第二运放的第七引脚，其集电极电连接至所述第三端子，并通过第四电阻电连接至所述第三电阻和第十电阻的公共端，其发射极和所述第三电阻和第十电阻的公共端共同构成所述电流调节模块的输出端。

8.如权利要求7所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：所述电流调节模块的输出端并联有第四电解电容。

9.如权利要求8所述的人工智能仪表的电流输出模块，其特征在于：所述电压保护模块包括第六二极管，其阴极电连接至所述三极管的发射极，其阳极电连接至所述第三电阻和第十电阻的公共端。

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